JPS612055A - Electrochemical sensor - Google Patents
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- JPS612055A JPS612055A JP60058624A JP5862485A JPS612055A JP S612055 A JPS612055 A JP S612055A JP 60058624 A JP60058624 A JP 60058624A JP 5862485 A JP5862485 A JP 5862485A JP S612055 A JPS612055 A JP S612055A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は流体内の化学種を選択的に検出する固相電気化
学センサーに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid state electrochemical sensor for selectively detecting chemical species within a fluid.
化学種及び緒特性（例えば、イオン活性とイオン濃度、
酵素、基質、抗体、抗原等の濃度）を検出し、測定し且
つ監視する固相電気化学センサーは一般に２つのカテゴ
リー、即ちイオン又は一部の中性分子に感応するある型
式の化学層を利用する電位差型センサー（例えば、米国
特許第４ 、０２０ 、８３０号参照）と質量移送限定
電流が還元種又は酸化種の濃度に関する情報を提供する
電流滴定センサー（例えば、米国特許第２，９１３，３
８６号参照）に分類される。後者の型式のセンサーは典
型的には選択度の欠除、即ち、他の化学種も存在し得る
流体の内部における特定の化学種の存在を検出出来ない
ことが欠点である。然し乍ら、現在公知の固相電気化学
センサーにみられるこれらの難点と他の難点にも拘わら
ず、各種の化学種の存在を選択的に検出出来る実際的で
固相の小型化されたセンサーを見出すことに依然多大の
興味が存在している。Species and chemical characteristics (e.g., ionic activity and ionic concentration,
Solid-phase electrochemical sensors that detect, measure, and monitor concentrations of enzymes, substrates, antibodies, antigens, etc. generally utilize one type of chemical layer that is sensitive to two categories: ions or some neutral molecules. potentiometric sensors (see, e.g., U.S. Pat. No. 4,020,830) and amperometric sensors (e.g., U.S. Pat. No. 2,913,3) in which a mass transfer limited current provides information regarding the concentration of reducing or oxidizing species.
(see No. 86). The latter type of sensor typically suffers from a lack of selectivity, ie, an inability to detect the presence of a particular species within a fluid where other species may also be present. However, despite these and other drawbacks of currently known solid-state electrochemical sensors, it is now desirable to find a practical, solid-state, miniaturized sensor that can selectively detect the presence of various chemical species. There is still a great deal of interest in this.
本発明の目的は化学特性を選択的に検出し測定する新規
にして改善された固相電気化学センサーを提供すること
にある。It is an object of the present invention to provide a new and improved solid state electrochemical sensor for selectively detecting and measuring chemical properties.
本発明の他の目的はコンパクトで、正確であり、安定し
ている上に製造が容易な化学的な選択センサーを提供す
ることにある。Another object of the invention is to provide a chemically selective sensor that is compact, accurate, stable and easy to manufacture.
各種化学種を選択的に検出するよう適合可能なセンサー
を提供することも本発明の目的である。It is also an object of the present invention to provide a sensor that is adaptable to selectively detect various species.
７本発明の付加的な目的は液体状若しくは気体状環境下
における化学種を検出する集積された固相電気化学セン
サーを提供することにある。7 It is an additional object of the present invention to provide an integrated solid state electrochemical sensor for detecting chemical species in liquid or gaseous environments.
本発明の前掲の目的と他の目的は検出されるべき選択さ
れた材料が膜の表面に存在しているときイオンを通過さ
せるよう適合したフィルム又は膜を利用する固相電気化
学センサーを含む本発明の特定の例示実施態様にて実現
される。特に、電気化学センサーには基材と、材料層へ
のイオンの移送に応答して電流を発生するよう基材に取
着された材料層が含まれ、この材料層が実際にイオンの
流れを電子の流れに変換又は転換する。材料層中で発生
した電子の流れの大きさはイオンの流れと等しい。検出
される材料又は化学種を含む流体から材料層へイオンを
移送するため材料層に取着された膜も含まれている。膜
には化学種と相互に作用して流体からのイオンを膜に浸
透させ得るゲート分子が含まれている。交流電源が材料
層及び戻り電気路として機能する電極にも接続される。The foregoing and other objects of the present invention include a solid state electrochemical sensor that utilizes a film or membrane adapted to pass ions when a selected material to be detected is present at the surface of the membrane. Implemented in certain exemplary embodiments of the invention. In particular, an electrochemical sensor includes a substrate and a layer of material attached to the substrate to generate an electrical current in response to the transport of ions into the layer of material, and the layer of material actually directs the flow of ions. Convert or convert into a stream of electrons. The magnitude of the electron flow generated in the material layer is equal to the ion flow. Also included is a membrane attached to the material layer for transporting ions from the fluid containing the material or species to be detected to the material layer. The membrane contains gate molecules that can interact with chemical species to allow ions from the fluid to permeate the membrane. An alternating current power source is also connected to the material layer and to the electrodes that serve as return electrical paths.
材料層内に発生する電子の流れを検出し、かくして選択
された化学種の濃度を検出する検出回路が材料層及び交
流電源に接続してある。A detection circuit is connected to the material layer and to the alternating current power source for detecting the flow of electrons occurring within the material layer and thus detecting the concentration of the selected species.
本発明の前掲の目的と他の目的、特徴及び利点について
は添附図面に関連して呈示された以下の詳細な説明から
明らかとなろう。These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, presented in conjunction with the accompanying drawings.
ここで図面を参照する。Reference is now made to the drawings.
第１図を参照すると、当該図には活性センサー電極４と
基準センサー電極８が含まれ、両者系差動増幅器１２の
入力部に接続されているような化学的選択センサー・シ
ステムが示されている。以後詳細に説明する活性センサ
ー電極４はセンサー電極が浸漬される（容器１８内に保
持された）流体１６中の一部の材料又は化学種の存在に
応答して電流変化をもたらす。基準センサー電極８は活
性センサー電極により発生された電流と比較し得る基準
値として（実質的にＯになる）電流を発生する。活性セ
ンサー電極４と基準センサー電極８は分離したものとし
て図示してあるが、これらの電極は関連ある回路と同じ
固相基材上で構成可能であることを理解すべきである。Referring to FIG. 1, there is shown a chemically selective sensor system including an active sensor electrode 4 and a reference sensor electrode 8 connected to the input of a dual differential amplifier 12. There is. The active sensor electrode 4, which will be described in detail below, provides a current change in response to the presence of some material or species in the fluid 16 in which the sensor electrode is immersed (held within a vessel 18). The reference sensor electrode 8 generates a current as a reference value (substantially O) with which the current generated by the active sensor electrode can be compared. Although active sensor electrode 4 and reference sensor electrode 8 are shown as separate, it should be understood that these electrodes can be constructed on the same solid state substrate as the associated circuitry.
差動増幅器１２の活性センサー電極入力部は又可変抵抗
２０を通じて交流電源２４の一方の側に接続される。差
動増幅器２２の基準電極入力部は抵抗２８によって交流
電源２４の一方の側にも接続されている。この構成は良
く知られているブリッジ差動増幅器回路である。差動増
幅器１２の出力部は当該増幅器の出力レベルを検出する
検出回路３２に接続されている。例えば、検出回路３２
は任意の慣用的な電圧計にすることが可能である。The active sensor electrode input of differential amplifier 12 is also connected to one side of an AC power source 24 through a variable resistor 20. The reference electrode input of the differential amplifier 22 is also connected to one side of the AC power supply 24 by a resistor 28. This configuration is a well-known bridge differential amplifier circuit. The output section of the differential amplifier 12 is connected to a detection circuit 32 that detects the output level of the amplifier. For example, the detection circuit 32
can be any conventional voltmeter.
交流電源２４から流体１６を通じて活性センサー電極４
にいたる回路を完成するため、戻り電極３６が備えてあ
り、この電極は交流電源２４の他方の側に接続されてい
る。戻υ電極３６は白金、銀／塩化銀の化合物等といっ
た任意型式の導電性材料で作製可能である。The active sensor electrode 4 is connected to the active sensor electrode 4 through the fluid 16 from the AC power source 24.
To complete the circuit, a return electrode 36 is provided, which is connected to the other side of the AC power source 24. Return electrode 36 can be made of any type of conductive material, such as platinum, silver/silver chloride compounds, and the like.
活性センサー電極４と基準センサー電極８は両者共各々
流体１６が露呈窓４８．５２を通じてのみ両電極と接触
するよう流体不浸透被膜４０ 、４４内に封入されてい
る。即ち、各電極の最外側層のみが流体１６に露呈され
ている。Both the active sensor electrode 4 and the reference sensor electrode 8 are each encapsulated within a fluid-impermeable coating 40, 44 such that the fluid 16 contacts both electrodes only through the exposed windows 48, 52. That is, only the outermost layer of each electrode is exposed to fluid 16.
第１図の活性センサー電極４は第２図の側断面図に代表
的な様式にて図示してある。即ち、異なる層に対して図
示された厚さは図解の目的上誇張してある。活性センサ
ー電極には基材６０が含まれ、当該基材上にはセンサー
の他の層が配設され、当該基材上には電気的構成要素が
設置される。基材６０には導電性材料層６４ａと第２材
料層６４ｂを含む変換器又は転換器二重層６４が取着し
てある。変換器の二重層６４の機能はイオンの流れ即ち
第２材料層６４ｂの外側面にて受取られたイオンを、基
材６０を通って金属層たる導電性材料層６４ａへ延在す
る導電体７６に与えられる電子の流れに変換することで
ある。第２材料層６４ｂはイオンと電子の両方を導通さ
せることが出来且つイオンを隣接する層と交換し得る化
合物である。The active sensor electrode 4 of FIG. 1 is illustrated in representative fashion in a side cross-sectional view of FIG. That is, the illustrated thicknesses for different layers are exaggerated for illustrative purposes. The active sensor electrode includes a substrate 60 on which other layers of the sensor are disposed and on which electrical components are disposed. Attached to substrate 60 is a transducer bilayer 64 that includes a layer of conductive material 64a and a second layer of material 64b. The function of the double layer 64 of the transducer is to direct the flow of ions, i.e. ions received at the outer surface of the second layer of material 64b, through the substrate 60 and into the conductor 76, which extends to the layer of conductive material 64a, which is a metal layer. is to convert the flow of electrons into a given flow of electrons. The second material layer 64b is a compound that can conduct both ions and electrons and can exchange ions with an adjacent layer.
例えば、導電性材料層６４ａは銀にすることが出来、第
２材料層は塩化銀にすることが出来る。代替的に、導電
性材料層６４ａは鉛にし、第２材料層６４ｂは塩化鉛に
することが出来る。この点に関して、検出される薬品又
は材料は第２材料層６４ｂに移送されるイオンではない
ことを述べねばならない。むしろ、こうしたイオンは単
に、検出される材料が流体１６内に存在している時点を
決定する機構である。こうした材料は活性センサー電極
を刺激して溶液内のイオンを第２材料層６４ｂへ移送さ
せることが出来る。この点については以後更に説明する
。For example, the conductive material layer 64a can be silver and the second material layer can be silver chloride. Alternatively, the conductive material layer 64a can be lead and the second material layer 64b can be lead chloride. In this regard, it must be mentioned that the drugs or materials detected are not ions transferred to the second material layer 64b. Rather, these ions are simply a mechanism for determining when the material being detected is present within the fluid 16. Such materials can stimulate the active sensor electrodes to transport ions within the solution to the second material layer 64b. This point will be further explained below.
変換器二重層６４にはヒドロゲル材料、例えばホリヘマ
（ｐｏｌｙｈｅｍａ ） （ポリ〔ヒドロキシエチル
・メタクリレート〕、ポリアクリルアミド）等といった
親水性材料層６８が取着してある。この層の機能は移送
されるイオンの可逆交換を可能にする安定した水利状況
を提供することにある。親水性材料層６８は又次に説明
するフィルム又は膜７２の沈積に適した表面を呈する。Attached to the transducer bilayer 64 is a layer 68 of a hydrophilic material such as a hydrogel material, such as polyhema (poly[hydroxyethyl methacrylate], polyacrylamide), or the like. The function of this layer is to provide stable water conditions that allow reversible exchange of transported ions. Hydrophilic material layer 68 also presents a surface suitable for the deposition of a film or membrane 72, which will be described next.
親水性材料層６８に取着されるフィルム又は膜７２は一
部の薬品又は化学種の検出を選択的に可能にする。この
膜は植物又は動物から得られる天然の脂質二層フィルム
又は公知のラングミュアープロジ工法により作製される
合成リン脂質フィルムである。天然の又は合成のフィル
ムはイオンの移送に対してフィルムの「開き」と「閉じ
」を制御するいわゆるゲート分子を含む。ゲート分子は
膜を当該分子を含有する溶液に露呈させることにより膜
７２上に導入される。膜７２として使用される型式の脂
質膜について説明してある文献にはアナリチ力・キミ力
・アクタ（Ａｎａｌｙｔｉｃａ ＣｈｉｍｉｃａＡｃｔ
ａ） 、 １９８３年第３７巻のトンプソン、ミカエル
等の「選択的化学検出モデルとしての脂質膜双極子通気
と摂取ｊ （Ｌｉｐｉｄ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｄｉｐｏ
ｌｅ Ｐｅｒ−ｔｕｒｂａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｅｍ
ｏｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ａｓ Ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ
５ｅ−３４１−３４５頁にあるトーロ・ゴイコ、Ｅ等の
「新しい電気技術によるアンティスリン抗体の検出：脂
質膜伝導測定ｊ （Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｔ
ｉｓｕｌｉｎ Ａｎｔｉ−ｂｏｄｉｅｓ ｗｉｔｈ ａ
Ｎｅｗ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
： ＬｉｐｉｄＭｅｍｂｒａｎｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｍｅｔｒｙ ）という文献がある。A film or membrane 72 attached to the hydrophilic material layer 68 selectively enables detection of some drugs or species. This membrane is a natural lipid bilayer film obtained from plants or animals, or a synthetic phospholipid film prepared by the known Langmuir prodge technique. Natural or synthetic films contain so-called gate molecules that control the "opening" and "closing" of the film for ion transport. Gating molecules are introduced onto membrane 72 by exposing the membrane to a solution containing the molecule. Literature describing the type of lipid membrane used as membrane 72 includes Analytica Chimica Act.
a), “Lipid Membrane Dipole Aeration and Uptake as a Model for Selective Chemical Detection” by Thompson, Michael et al., Vol. 37, 1983.
Per-turbation and Chem
oreception as Models for
5e-341-345, Toro-Goico, E. et al., “Detection of antisrin antibodies using new electrical techniques: lipid membrane conductance measurements.
isulin Anti-bodies with a
New Electrical Technique
: Lipid Membrane Conductor
There is a literature called ``metry''.
先に述べた如く、第２図の多層活性センサー電極は電気
化学的検出との干渉防止とセンサー電極の層の腐食防止
を図るため流体不透過材料８０内に封入してある。As previously mentioned, the multilayer active sensor electrode of FIG. 2 is encapsulated within a fluid-impermeable material 80 to prevent interference with electrochemical detection and to prevent corrosion of the sensor electrode layers.
アセチルコリンを検出する例示的なセンサー電極１ｄ
２０００ないし５０００オングストロームの金属層たる
導電性材料層６４ａ、２０００ないし５０００オングス
トロームのタングステン青銅ナトリュム層たる第２材料
層６４ｂ、約１０，０００オンダストロームのヒドロゲ
ル層たる親水性材料層６８と膜７２の被覆されたシリコ
ン・ウェーハーの基材６０で構成されている。ゲート分
子は流体１６内のアセチルコリンと相互に作用してこれ
も（天然又は合成的に）流体内にあるナトリュム・イオ
ンを膜７２に浸透（「入らせ」）させ得るアセチルコリ
ン受容体である。Exemplary sensor electrode 1d for detecting acetylcholine
A layer of conductive material 64a, which is a 2000 to 5000 angstrom layer of metal, a second material layer 64b, which is a 2000 to 5000 angstrom layer of tungsten bronze sodium, a hydrophilic material layer 68, which is a hydrogel layer of about 10,000 angstroms, and a coating of membrane 72. The base material 60 is made of silicon wafer. The gate molecule is an acetylcholine receptor that can interact with acetylcholine in the fluid 16 to allow sodium ions, which are also present (naturally or synthetically) in the fluid, to permeate ("enter") the membrane 72.
第１図のシステムは流体１６内における一部の薬品又は
材料の存在を以下の様式にて検出する。The system of FIG. 1 detects the presence of some drug or material within fluid 16 in the following manner.
活性センサー電極４を流体内に設置すると、検出すべき
薬品（例えば、アセチルコリン）が膜７２上のゲート分
子（例えば、アセチルコリン受容体）と結合し、これに
よって流体内のイオン（例えばナトリウム・イオン）が
膜を浸透出来るようにする。膜の侵入を高める効果があ
るこの膜内でのイオンの浸透又は移送は変換器二重層６
４に達しそこでイオンの流れは電子の流れに変換される
。導電性材料層６４ａが銀で、第２材料層６４ｂがタン
グステン黄銅ナトリウムであれば、反応は次の如くなる
。When the active sensor electrode 4 is placed in a fluid, the drug to be detected (e.g. acetylcholine) binds to the gate molecule (e.g. acetylcholine receptor) on the membrane 72, thereby causing ions (e.g. sodium ions) in the fluid to bind. allows permeation of the membrane. This permeation or transport of ions within the membrane has the effect of increasing membrane penetration through the transducer bilayer 6.
4, where the flow of ions is converted into a flow of electrons. If the conductive material layer 64a is silver and the second material layer 64b is sodium tungsten brass, the reaction will be as follows.
Ｎａ＋ＮａＸＷＯ３＋ｅ＃ＮａＸＷＯ３変換器二重層６
４内で発生した電子の流れは導電体７６によって差動増
幅器１２へ運ばれ、そこで当該流れと基準センサー電極
８で発生された流れの間の差が増幅され、電流検出回路
３２に供給される。Na+NaXWO3+e#NaXWO3 converter double layer 6
The flow of electrons generated in 4 is carried by conductor 76 to differential amplifier 12 where the difference between this flow and the flow generated at reference sensor electrode 8 is amplified and supplied to current sensing circuit 32. .
（基準センサー電極が検出される薬品に露呈されるとき
当該基準センサー電極により発生される電流が変化しな
いよう）ゲート分子が外側フィルム内に与えられず又は
流体１６内に存在している薬品又は材料とは無関係に実
質的に一定の基準電流が発生されるよう外側フィルム内
のゲート分子が可逆的に禁止されることを除いて、基準
センサー電極８は本質的に活性センサー電極４と同様に
構成される。A drug or material in which no gating molecules are provided within the outer film or are present within the fluid 16 (so that the current generated by the reference sensor electrode does not change when the reference sensor electrode is exposed to the drug to be detected). The reference sensor electrode 8 is configured essentially the same as the active sensor electrode 4, except that the gate molecules in the outer film are reversibly inhibited so that a substantially constant reference current is generated independent of the be done.
交流電源２４を採用することによって、各層のインター
フェイスにおける全体的な化学変化が回避される。更に
、これは検出すべき薬品の濃度を正確に読み取れる前に
相当時間に亘って電荷の蓄積を要する電圧滴定測定方法
を回避する。交流電源の使用によって膜７２のしきい値
破壊電圧以下の低振幅変調信号（５ないし５０ミリボル
ト）の使用が可能になる。最後に、交流電源の採用によ
って、イオンから電子の流れへの変換器層の性質はゲー
ト化されるイオンがナトリウムであり、変換器構造が塩
化イオン材料を含み且つその逆も成り立つことから余９
重要ではない。By employing an AC power supply 24, global chemical changes at the interface of each layer are avoided. Furthermore, this avoids the voltage titration measurement method, which requires the accumulation of charge for a considerable period of time before the concentration of the drug to be detected can be accurately read. The use of an AC power source allows the use of low amplitude modulation signals (5 to 50 millivolts) below the threshold breakdown voltage of membrane 72. Finally, with the adoption of an AC power source, the nature of the converter layer from ions to electron flow is significantly reduced since the gated ions are sodium and the converter structure includes chloride ionic material and vice versa.
not important.
第３図は多重センサーを有するセンサー電極の代表的な
斜視図を示す。特に、電極には基材１００、二重変換層
１０４、親水性層１０８、親水性層１０８に取着され相
互に隔置分離されている複数個の膜１１２が含まれてい
る。各層１１２は異なる薬品又は化学種の検出を可能に
するため異なるゲート分子を導入する。FIG. 3 shows a representative perspective view of a sensor electrode with multiple sensors. In particular, the electrode includes a substrate 100, a dual conversion layer 104, a hydrophilic layer 108, and a plurality of membranes 112 attached to the hydrophilic layer 108 and spaced apart from each other. Each layer 112 incorporates a different gating molecule to enable detection of different drugs or species.
第４図は多重センサー電極の別の実施態様を示す。この
電極も同様にして基材２００、二重変換層２０４、親水
性材料層２０８を含む。然し乍ら、この実施態様におい
ては、単一の化学的選択膜又はフィルム２１２が与えら
れ、膜の表面上の異なる領域２１６は異なる薬品又は化
学種の検出を可能にするため異なるゲート分子を導入し
ている。FIG. 4 shows another embodiment of multiple sensor electrodes. This electrode similarly includes a base material 200, a dual conversion layer 204, and a hydrophilic material layer 208. However, in this embodiment, a single chemically selective membrane or film 212 is provided, and different regions 216 on the surface of the membrane are loaded with different gate molecules to enable detection of different drugs or species. There is.
即ち、化学的選択膜２１２上の領域２１６は各々化学的
選択膜２１２内のこれらの領域内へのイオンの浸透を可
能にするよう異なる薬品又は化学種と相互に作用する。That is, regions 216 on chemically selective membrane 212 each interact with a different drug or species to enable the penetration of ions into those regions within chemically selective membrane 212.
第３図及び第４図に関して説明した様式において多重セ
ンサーを単一基材に設けること及び多数の異なる薬品又
は化学種の検出目的に使用することが出来る。Multiple sensors can be provided on a single substrate in the manner described with respect to FIGS. 3 and 4 and used for detection purposes of a number of different drugs or species.
前述した配列は本発明の諸原理の適用を例示したに過ぎ
ないことを理解すべきである。本発明の技術思想と範囲
から逸脱せずに当技術の熟知者により多数め改変と代替
的な配列を案出し得るもので、前掲の特許請求の範囲は
こうした改変と配列を保護する意図がある。It should be understood that the arrangements described above are merely illustrative of the application of the principles of the invention. Numerous modifications and alternative arrangements may be devised by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention, and the following claims are intended to protect such modifications and arrangements. .
第１図は本発明の諸原理に従って作製された増幅器回路
を含む化学的選択センサー・システムの模式図を示す。
第２図は第１図の模式図の活性センサー電極の側断面図
を示す。
第３図は本発明の諸原理に従って作製された多重センサ
ーの実施態様の代表的斜視図。
第４図は異なる多重センサーの実施態様の代表的斜視図
。FIG. 1 shows a schematic diagram of a chemically selective sensor system including an amplifier circuit constructed in accordance with the principles of the present invention. FIG. 2 shows a side cross-sectional view of the active sensor electrode of the schematic diagram of FIG. FIG. 3 is a representative perspective view of a multiple sensor embodiment constructed in accordance with the principles of the present invention. FIG. 4 is a representative perspective view of a different multiple sensor embodiment.
Claims (1)
ーであつて、 基材と、 第１材料層へのイオンの移送に応答して電流を発生する
よう基材に付着され、発生される電流の大きさをイオン
の流れと等しくする当該第１材料層と、 イオンを第１層へ移送するため第１層に付着され、検出
すべき化学種と選択的に相互に作用して流体中のイオン
を膜に透過可能ならしめるゲート分子を含む当該膜と、 一端子を第１層に接続した交流電源と、 交流電源の他端子に接続した電極と、 第１層により発生された電流を検出する第１層に接続さ
れた装置から成る電気化学センサー。 ２）更に、センサーが露呈される流体と層との接触を防
止するよう第１層の周わりに形成された流体不浸透性材
料を含む特許請求の範囲第１）項に記載の電気化学セン
サー。 ３）更に、第１層と膜の間に形成され親水材料から成る
中間層を含む特許請求の範囲第１）項に記載の電気化学
センサー。 ４）前記中間層がヒドロゲル材料から成る特許請求の範
囲第３）項に記載の電気化学センサー。 ５）前記中間層がポリヘマから成る特許請求の範囲第４
）項に記載の電気化学センサー。 ６）前記中間層がポリアクリルアミドから成る特許請求
の範囲第４）項に記載の電気化学センサー。 ７）前記第１層の厚さが約４０００ないし１０，０００
オングストロームあり、前記中間層の厚さが約１０，０
００オングストロームある特許請求の範囲第３）項に記
載の電気化学センサー。 ８）前記第１層が２つの２次材料層から成り、当該２次
材料層の一方が膜に付着され、他方が交流電源に電気的
に接続され、前記一方の２次材料層がイオンを構成材料
とする材料を含むようにした特許請求の範囲第１）項に
記載の電気化学センサー。 ９）前記一方の２次層の厚さが約２０００ないし５００
０オングストロームあり、前記他方の２次層が厚さが約
２０００ないし５０００オングストロームある特許請求
の範囲第８）項に記載の電気化学センサー。 １０）一方の２次層が塩化銀で構成され、前記他方の２
次層が銀で構成されている特許請求の範囲第８）項に記
載の電気化学センサー。 １１）前記一方の２次層がタングステン青銅ナトリウム
から成り、前記他方の２次層が金属から成る特許請求の
範囲第８）項に記載の電気化学センサ１２）前記膜がホ
スファチジル・コリン製のリン脂質ラングミユアーブロ
ジエ膜から成る特許請求の範囲第１）項に記載の電気化
学センサー。 １３）前記膜フィルムが脂肪酸製である特許請求の範囲
第１）項に記載の電気化学センサー。 １４）前記電極と前記検出装置が前記基材上に配設して
ある特許請求の範囲第１）項に記載の電気化学センサー
。 １５）前記電極と前記膜が基材上で相互に隣接して配設
してある特許請求の範囲第１１）項に記載の電気化学セ
ンサー。 １６）前記検出装置が、 第１層に接続されている第１入力部と第２入力部を有す
る差動電流増幅器と、 交流電源の前記一方の端子と差動電流増幅器の前記第１
入力部の間に接続された第１インピーダンス装置と、 基準電流を発生し差動電流増幅器の前記第２入力部に接
続された基準センサー装置と、 交流電源の前記一方の端子と差動電流増幅器の前記第２
入力部の間に接続された第２インピーダンス装置から成
る特許請求の範囲第１）項に記載の電気化学センサー。 １７）前記第１インピーダンス装置が可変抵抗で構成さ
れ、前記第２インピーダンス装置が抵抗で構成されるよ
うにした特許請求の範囲第１６）項に記載の電気化学セ
ンサー。 １８）前記基準センサー装置が、 第１層材料の取付け位置から隔置された個所において基
材に取着され、第１層と同じ材料製になつている第２材
料層と、 最初に述べた膜と同じ材料で作製され第２材料層に取付
けられた第２膜から成る特許請求の範囲第１６）項に記
載の電気化学センサー。 １９）流体中の薬品を選択的に検出する固相電気化学セ
ンサーであつて、 基材と、 層において受け取られるイオン電流を電子の流れに変換
するよう基材に取付けられた変換材流層と、 変換層に取付けられ空間的に相互に分離され各各イオン
を変換層に移送し、各々検出される異なつた薬品に対し
選択的に結合して流体内のイオンを個々の膜に浸透可能
ならしめる異なつたゲート分子を含む複数個の膜と、 一方の端子が変換層に接続してある交流電源と、交流電
源の他方の端子に接続された電極と、層内で発生した電
子の流れを検出する、変換器に接続された装置から成る
固相電気化学センサー。[Scope of Claims] 1) An electrochemical sensor for selectively detecting chemical species in a fluid, comprising: a substrate; and a substrate configured to generate an electric current in response to the transfer of ions to a first material layer. a first layer of material deposited on the first layer to equalize the magnitude of the current generated with the flow of ions; a membrane containing a gate molecule that interacts with each other to allow ions in the fluid to pass through the membrane; an AC power supply having one terminal connected to the first layer; an electrode connected to the other terminal of the AC power supply; An electrochemical sensor consisting of a device connected to a first layer that detects the electrical current generated by the layer. 2) The electrochemical sensor of claim 1, further comprising a fluid-impermeable material formed around the first layer to prevent contact between the layer and the fluid to which the sensor is exposed. 3) The electrochemical sensor according to claim 1, further comprising an intermediate layer formed between the first layer and the membrane and made of a hydrophilic material. 4) The electrochemical sensor according to claim 3, wherein the intermediate layer is made of a hydrogel material. 5) Claim 4, wherein the intermediate layer is made of polyhema.
) Electrochemical sensor described in section 2. 6) The electrochemical sensor according to claim 4, wherein the intermediate layer is made of polyacrylamide. 7) The thickness of the first layer is about 4000 to 10,000.
angstrom, the thickness of the intermediate layer is about 10,0
00 angstrom. The electrochemical sensor according to claim 3). 8) the first layer is comprised of two secondary material layers, one of the secondary material layers is attached to the membrane and the other is electrically connected to an AC power source, and the one secondary material layer is configured to conduct ions; The electrochemical sensor according to claim 1, which comprises a constituent material. 9) The thickness of the one secondary layer is about 2000 to 500.
8. The electrochemical sensor of claim 8, wherein the other secondary layer has a thickness of about 2000 to 5000 angstroms. 10) One secondary layer is composed of silver chloride, and the other secondary layer is composed of silver chloride.
The electrochemical sensor according to claim 8), wherein the next layer is composed of silver. 11) An electrochemical sensor according to claim 8, wherein the one secondary layer is made of sodium tungsten bronze and the other secondary layer is made of metal. 12) The membrane is made of phosphatidyl choline. The electrochemical sensor according to claim 1, comprising a lipid Langmiur-Brogier membrane. 13) The electrochemical sensor according to claim 1, wherein the membrane film is made of fatty acid. 14) The electrochemical sensor according to claim 1, wherein the electrode and the detection device are disposed on the base material. 15) The electrochemical sensor according to claim 11, wherein the electrode and the membrane are arranged adjacent to each other on a substrate. 16) The detection device includes a differential current amplifier having a first input section and a second input section connected to a first layer, and the one terminal of the AC power supply and the first terminal of the differential current amplifier.
a first impedance device connected between the input section; a reference sensor device generating a reference current and connected to the second input section of the differential current amplifier; and the one terminal of the AC power supply and the differential current amplifier. Said second
An electrochemical sensor according to claim 1, comprising a second impedance device connected between the input parts. 17) The electrochemical sensor according to claim 16, wherein the first impedance device is composed of a variable resistor, and the second impedance device is composed of a resistor. 18) a second layer of material, wherein the reference sensor device is attached to the substrate at a location spaced from the attachment location of the first layer of material and is made of the same material as the first layer; 17. An electrochemical sensor according to claim 16, comprising a second membrane made of the same material as the membrane and attached to a second layer of material. 19) A solid-state electrochemical sensor for selectively detecting a drug in a fluid, the sensor comprising: a substrate; a conversion material flow layer attached to the substrate for converting ionic current received in the layer into a flow of electrons; , attached to the conversion layer and spatially separated from each other, transporting each ion to the conversion layer, selectively binding to the different drugs to be detected, and allowing the ions in the fluid to permeate the individual membranes. An AC power supply with one terminal connected to the conversion layer, an electrode connected to the other terminal of the AC power supply, and a flow of electrons generated within the layers. A solid-state electrochemical sensor consisting of a device connected to a transducer that detects.
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